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ES2537214T3 - Batería de plomo-ácido y método de fabricación de una placa de condensador negativa de material compuesto para su uso en una batería de plomo-ácido - Google Patents

Batería de plomo-ácido y método de fabricación de una placa de condensador negativa de material compuesto para su uso en una batería de plomo-ácido Download PDF

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ES2537214T3
ES2537214T3 ES10812101.3T ES10812101T ES2537214T3 ES 2537214 T3 ES2537214 T3 ES 2537214T3 ES 10812101 T ES10812101 T ES 10812101T ES 2537214 T3 ES2537214 T3 ES 2537214T3
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Jun Furukawa
Daisuke Monma
Toshimichi Takada
Yuichi Akasaka
Satoshi Shibata
Lan Trieu Lam
Rosalie Louey
Nigel Peter Haigh
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Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO
Furukawa Battery Co Ltd
Original Assignee
Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO
Furukawa Battery Co Ltd
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Abstract

Un método de producción de una placa negativa híbrida para una batería de almacenamiento de plomo-ácido caracterizado por que el método incluye las etapas de: (i) preparar una mezcla de carbono en forma de una pasta o una suspensión, donde la mezcla de carbono comprende una cantidad mezclada de 5 a 70 partes en peso de un primer material de carbono, de 20 a 80 partes en peso de un segundo material de carbono, de 1 a 20 partes en peso de un aglutinante, y un espesante en una cantidad inferior a 10 partes en peso mediante la mezcla de dos tipos de materiales de carbono que consisten en un primer material de carbono que tiene electroconductividad y un segundo material de carbono que tiene capacitancia de condensador y/o capacitancia de seudocondensador, y al menos un aglutinante y un espesante; (ii) formar una lámina de mezcla de carbono; (iii) adherir por presión dicha lámina de mezcla de carbono formada en la etapa (ii) a al menos una parte de la superficie de la placa rellena de material activo negativo en estado húmedo; y (iv) secar la placa rellena de material activo negativo.

Description

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19-05-2015
solución electrolítica se impregna en y queda retenida por un elemento, de acuerdo con un método conocido. En concreto, se produjo una placa rellena de material activo de plomo, rellenando con un material activo de plomo en estado húmedo un sustrato reticular de colector de corriente de una aleación de plomo. Las dimensiones de la placa rellenada de material activo de plomo eran de una anchura de 76 mm, una longitud de 76 mm y un espesor de 5 1,4 mm. La lámina de mezcla de carbono de anchura de 76 mm producida como se ha mencionado anteriormente se laminó, ya que se mantiene en estado húmedo, sin secarla, a ambas superficies de la placa rellena de material activo, y tras ello, se presionó por rodillo, y luego se envejeció y se secó de acuerdo con un método conocido, de modo que se produjo una placa negativa híbrida de acuerdo con la invención. La etapa de prensado por rodillo sirve para garantizar la adherencia de la lámina de mezcla de carbono y el material activo negativo entre sí, y la presión
10 en el prensado por rodillo es preferentemente mayor, pero se ajusta a un grado tal que la pasta de material activo rellenado no pueda sobresalir hacia fuera y el sustrato reticular del colector de corriente no se pueda deformar.
Se apilaron alternativamente las cinco placas negativas híbridas anteriores, cada una recubierta con las láminas de la mezcla de carbono, y cuatro placas positivas cada una con una anchura de 76 mm, una longitud de 76 mm y un 15 espesor de 1,7 mm de tamaño producidas de acuerdo con un método conocido a través de cada uno de los separadores de AGM para montar un elemento, y se dispuso el elemento en un compartimento de la batería (de una sola celda) de acuerdo con el mismo método que un método de construcción conocido de una batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula, donde el elemento tiene una solución electrolítica impregnada en el mismo , por lo que se construyó una batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula de 2 V
20 que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 10 Ah, bajo un control de la capacidad del electrodo positivo. En el momento de la construcción, se insertó un espaciador entre ambos extremos del elemento y el compartimento de la batería de modo que el grado de compresión del elemento se ajustó para que fuera de 50 kPa.
A continuación, se preparó una solución acuosa de ácido sulfúrico como una solución electrolítica disolviendo
25 30 g/litro de sulfato de aluminio octadecahidratado en agua para que tuviera una gravedad específica de 1,24, y se vertieron 119 g/celda de la solución electrolítica en el compartimento de la batería, y se llevó a cabo la formación en el compartimento de la batería. Tras la formación en el compartimento de la batería, se midió la capacidad nominal en 5 horas de la batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula, y resultó ser de aproximadamente 10 Ah.
30 [Tabla 1]
Composición mixta de la mezcla de carbono pastosa
Primer material de carbono, negro de horno
115 partes en peso
Segundo material de carbono, carbono activo
100 partes en peso
Aglutinante, policloropreno
20 partes en peso
Espesante, CMC
10 partes en peso
Medio de dispersión, agua
800 partes en peso
Ejemplo 2:
35 Se usaron negro de horno como primer material de carbono que tiene electroconductividad, carbono activado como segundo material de carbono que tiene una función de condensador, policloropreno como aglutinante, CMC como espesante, Tetron, es decir, fibra de polietilenteleftalato como material de refuerzo de fibras cortas y agua como medio de dispersión, y se mezclaron estos en la proporción de mezclado que se muestra en la siguiente Tabla 2, usando un mezclador, de manera que se preparó una mezcla de carbono en estado pastoso, y se usó la mezcla
40 pastosa de carbono para recubrir una lámina de polipropileno (PP) que tenía un tamaño de 76 mm x 76 mm usando un recubridor de mesa, y se secó, y luego se desprendió de la lámina de PP, de modo que se produjo una mezcla de carbono con forma de lámina y que tenía un espesor de 0,3 mm.
Por otro lado, se produjo una placa negativa que se iba a usar para el electrodo negativo de una batería de
45 almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula, es decir, la placa rellena de material activo de plomo mencionada anteriormente, preparada rellenando con un material activo de plomo en estado húmedo un sustrato reticular de colector de corriente de acuerdo con un método conocido. Las dimensiones de la placa rellenada de material activo de plomo eran de una anchura de 76 mm, una longitud de 76 mm y un espesor de 1,4 mm. La lámina de mezcla de carbono que tenía una anchura de 76 mm y una longitud de 76 mm producida como se ha mencionado
50 anteriormente se laminó a ambas superficies de la placa rellena de material activo para su adhesión a la misma, y tras ello, se presionó por rodillo, y luego se envejeció y se secó de acuerdo con un método conocido, de modo que se produjo una placa negativa híbrida de acuerdo con la invención. La etapa de prensado por rodillo sirve para garantizar la adherencia de la lámina de mezcla de carbono y el material activo negativo entre sí, y la presión en el prensado por rodillo es preferentemente mayor, pero se ajusta a un grado tal que la pasta de material activo
55 rellenada no pueda sobresalir hacia fuera y el sustrato reticular eléctrica del colector de corriente no se pueda deformar.
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Se apilaron alternativamente cinco placas negativas híbridas provistas de la lámina de mezcla de carbono, y cuatro placas positivas que tenían una anchura de 76 mm, una longitud de 76 mm y un espesor de 1,7 mm de tamaño producidas de acuerdo con un método conocido a través de cada uno de los separadores de AGM para montar un elemento, y se dispuso el elemento en un compartimento de la batería (de una sola celda) de acuerdo con el mismo 5 método que un método de construcción conocido de una batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula, donde el elemento tiene una solución electrolítica impregnada en el mismo, por lo que se construyó una batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula de 2 V que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 10 Ah, bajo un control de la capacidad del electrodo positivo. En el momento de la construcción, se insertó un espaciador entre ambos extremos del elemento y el compartimento de la batería de modo que el grado de
10 compresión del elemento se ajustó para que fuera de 50 kPa.
A continuación, se preparó una solución acuosa de ácido sulfúrico como una solución electrolítica disolviendo 30 g/litro de sulfato de aluminio octadecahidratado en agua para que tuviera una gravedad específica de 1,24. Se vertieron 119 g/celda de la solución electrolítica en el compartimento de la batería, y se llevó a cabo la formación.
15 Tras la formación en el compartimento de la batería, se midió la capacidad nominal en 5 horas de la batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula, y resultó ser de aproximadamente 10 Ah.
La porosidad de la lámina de mezcla de carbono era del 50 % en la etapa donde la lámina se secó de manera continua a 200 ºC durante 2 minutos, en un horno de secado del IR lejano, y luego se prensó con un rodillo para 20 reducir a la mitad el espesor de la lámina de mezcla de carbono secada, y una vez finalizada la formación en el compartimento de la batería, la porosidad de la lámina era del 35 %.
[Tabla 4]
Composición mixta de la mezcla de carbono pastosa
Primer material de carbono, negro de horno
12 partes en peso
Segundo material de carbono, carbono activo
100 partes en peso
Aglutinante, policloropreno
10 partes en peso
Espesante, CMC
3 partes en peso
Medio de dispersión, agua
300 partes en peso
25 Ejemplo 4
Se produjo una placa negativa híbrida de la invención de la misma manera que en el Ejemplo 3, a excepción de la adición de un polvo de cinc de 7,9 partes en peso (1 parte en peso en términos de Al) a la mezcla pastosa de carbono que se muestra en la Tabla 4. A continuación, usando la placa negativa híbrida, se construyó una batería de
30 almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula de 2 V que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 10 Ah bajo un control de la capacidad del electrodo positivo de la misma manera que en el Ejemplo 3. Una vez llevada a cabo la formación en el compartimento de la batería, se midió la capacidad nominal en 5 horas de la batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula, resultando ser de aproximadamente 10 Ah.
35 La porosidad de la lámina de mezcla de carbono de la placa negativa híbrida tras la formación del compartimento de la batería fue del 37 %.
Ejemplo 5
40 Se produjo una placa negativa híbrida de la invención de la misma manera que en el Ejemplo 3, a excepción de la adición de un polvo de cinc de 23,7 partes en peso (3 partes en peso en términos de Al) a la mezcla pastosa de carbono mencionada anteriormente. A continuación, usando la placa negativa híbrida, se construyó una batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula de 2 V que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 10 Ah bajo un control de la capacidad del electrodo positivo de la misma manera que en el Ejemplo 3. Una vez llevada a
45 cabo la formación en el compartimento de la batería, se midió la capacidad nominal en 5 horas de la batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula, resultando ser de aproximadamente 10 Ah.
La porosidad de la lámina de mezcla de carbono de la placa negativa híbrida tras la formación del compartimento de la batería fue del 58 %.
50 Ejemplo 6
Se produjo una placa negativa híbrida de la invención de la misma manera que en el Ejemplo 3, a excepción de la adición de un polvo de cinc de 79 partes en peso (10 partes en peso en términos de Al) a la mezcla pastosa de 55 carbono mencionada anteriormente. A continuación, usando la placa negativa híbrida, se construyó una batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula de 2 V que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 10 Ah
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bajo un control de la capacidad del electrodo positivo de la misma manera que en el Ejemplo 3. Una vez llevada a cabo la formación en el compartimento de la batería, se midió la capacidad nominal en 5 horas de la batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula, resultando ser de aproximadamente 10 Ah.
5 La porosidad de la lámina de mezcla de carbono de la placa negativa híbrida tras la formación del compartimento de la batería fue del 58 %.
Ejemplo 7
Se produjo una placa negativa híbrida de la invención de la misma manera que en el Ejemplo 3, a excepción de la adición de un polvo de cinc de 157,8 partes en peso (20 partes en peso en términos de Al) a la mezcla pastosa de carbono mencionada anteriormente. A continuación, usando la placa negativa híbrida, se construyó una batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula de 2 V que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 10 Ah bajo un control de la capacidad del electrodo positivo de la misma manera que en el Ejemplo 3. Una vez llevada a
15 cabo la formación en el compartimento de la batería, se midió la capacidad nominal en 5 horas de la batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula, resultando ser de aproximadamente 10 Ah.
La porosidad de la lámina de mezcla de carbono de la placa negativa híbrida tras la formación del compartimento de la batería fue del 75 %.
Ejemplo 8
Se produjo una placa negativa híbrida de la invención de la misma manera que en el Ejemplo 3, a excepción de la adición de un polvo de cinc de 165,7 partes en peso (21 partes en peso en términos de Al) a la mezcla pastosa de
25 carbono mencionada anteriormente. A continuación, usando la placa negativa híbrida, se construyó una batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula de 2 V que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 10 Ah bajo un control de la capacidad del electrodo positivo de la misma manera que en el Ejemplo 3. Una vez llevada a cabo la formación en el compartimento de la batería, se midió la capacidad nominal en 5 horas de la batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula, resultando ser de aproximadamente 10 Ah.
La porosidad de la lámina de mezcla de carbono de la placa negativa híbrida tras la formación del compartimento de la batería fue del 75 %.
Ejemplo 9
35 Se produjo una placa negativa híbrida de la invención de la misma manera que en el Ejemplo 3, a excepción de la adición de un polvo de aluminio de 10 partes en peso a la mezcla pastosa de carbono mencionada anteriormente. A continuación, usando la placa negativa híbrida, se construyó una batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula de 2 V que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 10 Ah bajo un control de la capacidad del electrodo positivo de la misma manera que en el Ejemplo 3. Una vez llevada a cabo la formación en el compartimento de la batería, se midió la capacidad nominal en 5 horas de la batería de almacenamiento de plomoácido regulada por válvula, resultando ser de aproximadamente 10 Ah.
La porosidad de la lámina de mezcla de carbono de la placa negativa híbrida tras la formación del compartimento de 45 la batería fue del 58 %.
Ejemplo 10
Se produjo una placa negativa híbrida de la invención de la misma manera que en el Ejemplo 3, a excepción de la adición de un polvo de alcanfor de 11,1 partes en peso (10 partes en peso en términos de Al) a la mezcla pastosa de carbono mencionada anteriormente. A continuación, usando la placa negativa híbrida, se construyó una batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula de 2 V que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 10 Ah bajo un control de la capacidad del electrodo positivo de la misma manera que en el Ejemplo 3. Una vez llevada a cabo la formación en el compartimento de la batería, se midió la capacidad nominal en 5 horas de la batería de
55 almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula, resultando ser de aproximadamente 10 Ah.
La porosidad de la lámina de mezcla de carbono de la placa negativa híbrida tras la formación del compartimento de la batería fue del 58 %.
Ejemplo 11
Se produjo una placa negativa híbrida de la invención de la misma manera que en el Ejemplo 3, a excepción de la adición de un polvo de naftaleno de 13,2 partes en peso (10 partes en peso en términos de Al) a la mezcla pastosa de carbono mencionada anteriormente. A continuación, usando la placa negativa híbrida, se construyó una batería 65 de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula de 2 V que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 10 Ah bajo un control de la capacidad del electrodo positivo de la misma manera que en el Ejemplo 3. Una vez llevada
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a cabo la formación en el compartimento de la batería, se midió la capacidad nominal en 5 horas de la batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula, resultando ser de aproximadamente 10 Ah.
La porosidad de la lámina de mezcla de carbono de la placa negativa híbrida tras la formación del compartimento de 5 la batería fue del 58 %.
Ejemplo 12
Se produjo una placa negativa híbrida de la invención de la misma manera que en el Ejemplo 3, a excepción de la
10 adición de un polvo de cinc de 79 partes en peso (10 partes en peso en términos de Al) y un polvo de aluminio de 10 partes en peso a la mezcla pastosa de carbono mencionada anteriormente. A continuación, usando la placa negativa híbrida, se construyó una batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula de 2 V que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 10 Ah bajo un control de la capacidad del electrodo positivo de la misma manera que en el Ejemplo 3. Una vez llevada a cabo la formación en el compartimento de la batería, se midió la capacidad
15 nominal en 5 horas de la batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula, resultando ser de aproximadamente 10 Ah.
La porosidad de la lámina de mezcla de carbono de la placa negativa híbrida tras la formación del compartimento de la batería fue del 73 %.
20 Ejemplo 13
Se produjo una placa negativa híbrida de la invención de la misma manera que en el Ejemplo 3, a excepción de la adición de un polvo de alcanfor de 11,1 partes en peso (10 partes en peso en términos de Al) y un polvo de aluminio
25 de 10 partes en peso a la mezcla pastosa de carbono mencionada anteriormente. A continuación, usando la placa negativa híbrida, se construyó una batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula de 2 V que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 10 Ah bajo un control de la capacidad del electrodo positivo de la misma manera que en el Ejemplo 3. Una vez llevada a cabo la formación en el compartimento de la batería, se midió la capacidad nominal en 5 horas de la batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula, resultando ser
30 de aproximadamente 10 Ah.
La porosidad de la lámina de mezcla de carbono de la placa negativa híbrida tras la formación del compartimento de la batería fue del 73 %.
35 Ejemplo 14
Se produjo una placa negativa híbrida de la invención de la misma manera que en el Ejemplo 3, a excepción de la adición de un polvo de naftaleno de 13,2 partes en peso (10 partes en peso en términos de Al) y un polvo de aluminio de 10 partes en peso a la mezcla pastosa de carbono mencionada anteriormente. A continuación, usando
40 la placa negativa híbrida, se construyó una batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula de 2 V que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 10 Ah bajo un control de la capacidad del electrodo positivo de la misma manera que en el Ejemplo 3. Una vez llevada a cabo la formación en el compartimento de la batería, se midió la capacidad nominal en 5 horas de la batería de almacenamiento de plomo-ácido regulada por válvula, resultando ser de aproximadamente 10 Ah.
45 La porosidad de la lámina de mezcla de carbono de la placa negativa híbrida tras la formación del compartimento de la batería fue del 73 %.
Ejemplo 15
50 Se produjo una placa negativa híbrida de la invención de la misma manera que en el Ejemplo 3, a excepción de la adición de un polvo de cinc de 26,3 partes en peso (3,33 partes en peso en términos de Al) y un polvo de alcanfor de 3,7 partes en peso (3,33 partes en peso en términos de Al) a la mezcla pastosa de carbono mencionada anteriormente. A continuación, usando la placa negativa híbrida, se construyó una batería de almacenamiento de
55 plomo-ácido regulada por válvula de 2 V que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 10 Ah bajo un control de la capacidad del electrodo positivo de la misma manera que en el Ejemplo 3. Una vez llevada a cabo la formación en el compartimento de la batería, se midió la capacidad nominal en 5 horas de la batería de almacenamiento de plomoácido regulada por válvula, resultando ser de aproximadamente 10 Ah.
60 La porosidad de la lámina de mezcla de carbono de la placa negativa híbrida tras la formación del compartimento de la batería fue del 58 %.
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Resistencia interna tras 500 ciclos de prueba de vida
Resistencia interna (m)
Ejemplo 15
1,92
Ejemplo 16
1,92
Ejemplo 17
1,93
Ejemplo comparativo 1
2,49
Como se desprende de la anterior Tabla 5, se ha confirmado que para las baterías de almacenamiento de plomoácido provistas de la placa negativa híbrida producida de acuerdo con el método de producción de la invención descrito en los Ejemplos 1 a 17, la resistencia interna tras 500 ciclos se reduce notablemente en comparación con la 5 batería de almacenamiento de plomo-ácido provista de la placa negativa híbrida producida de acuerdo con el método de producción del Ejemplo comparativo 1, y que se producen excelentes baterías de almacenamiento de plomo-ácido. Se ha demostrado que, en los Ejemplos 3 a 17, dado que la lámina de mezcla de carbono se seca y luego se prensa con rodillo para reducir el espesor de la lámina de mezcla de carbono, las resistencias internas de las baterías de plomo-ácido se reducen, y por otra parte, en comparación con el Ejemplo 3, donde no se añade un 10 agente de formación de poros a la mezcla de carbono, las baterías de almacenamiento de plomo-ácido de los Ejemplos 4 a 17, donde se añade un agente de formación de poros a la mezcla de carbono, tienen una menor resistencia interna. Se considera que este resultado se debe a que la trayectoria de electroconducción en la mezcla de carbono está garantizada por la lámina de mezcla de carbono prensada por rodillo y se facilita el suministro de ácido sulfúrico a la superficie de la placa de electrodo, y la adhesión de la capa de mezcla de carbono se mejora
15 mediante un agente de formación de poros.
Ejemplo 18
A continuación, se evaluó la presente invención usando una batería de almacenamiento de plomo-ácido de arranque
20 provista de una gran cantidad de solución electrolítica libre. La batería de almacenamiento de plomo-ácido de arranque (JIS D 5301 Modelo B24, tamaño convencional que tiene una anchura de 126 mm, una longitud de 236 mm y una altura de 200 mm) se produjo de la siguiente manera. Se prepararon placas de electrodo negativas que tenían unas dimensiones de anchura de 102 mm, de altura de 108,5 mm y de espesor de 1,5 mm para la construcción de 7 placas/celda. De acuerdo con un método de producción conocido, se rellenó con una pasta de
25 material activo negativo un sustrato reticular de colector eléctrico hecho una aleación de plomo para producir una placa negativa, es decir, una placa rellena de material activo de plomo húmedo. A continuación, se sumergió una tela no tejida de fibras de vidrio que tenía un peso "METSUKE" de 100 g/m2 y un espesor de 0,2 mm en la mezcla de carbono que comprendía la composición mixta que se muestra en la Tabla 1 y luego se extrajo para preparar una lámina de mezcla de carbono que tenía un espesor de 0,30 mm. Se laminó la lámina de mezcla de carbono por
30 presión en ambas superficies de la placa negativa mencionada anteriormente en estado húmedo con un par de rodillos de presión, y luego se secó a 60 ºC durante 1 hora, de modo que se produjo una placa negativa híbrida. En esta etapa, la porosidad de la lámina de mezcla de carbono de la placa negativa híbrida resultó ser del 50 %.
Por otro lado, se prepararon placas positivas que tenían unas dimensiones de anchura de 102 mm, altura de
35 107,5 mm y espesor de 1,7 mm para la construcción de 6 placas/celda. De acuerdo con un método de producción conocido, se rellenó con una pasta de material activo positivo un sustrato reticular de colector de corriente eléctrica hecho de una aleación de plomo, y luego se envejeció y se secó, de modo que se produjo la placa positiva. Como separador, se elaboró una lámina de polietileno nervada en una bolsa de manera que las nervaduras pudieran enfrentarse dentro de la bolsa y estuvieran en contacto con la placa de electrodo positiva puesta en la bolsa. Se
40 preparó la solución electrolítica de manera que tuviera una gravedad específica de 1,285 una vez llevada a cabo la formación en una caja de batería, y se dispuso la solución electrolítica en cada celda en una cantidad de 640 g/célula. Se produjo cada elemento que comprendía las placas positivas anteriormente mencionadas, las placas negativas híbridas y los separadores de acuerdo con un método COS, y se dispuso en cada cámara de celda de la caja de la batería que tenía 6 cámaras de celda, y se fijó en un estado tal que un grado de compresión del elemento
45 pudiera llegar a 10 kPa. Una vez sellada con una cubierta la caja de la batería provista de los elementos, se soldaron por separado un terminal negativo y un terminal positivo a las celdas por ambos extremos, y luego se vertió una solución electrolítica en la batería, y se llevó a cabo la formación de una caja de batería que tenía una cantidad eléctrica cargada del 180 % de la capacidad nominal de la batería, por lo que se produjo una batería de almacenamiento de plomo-ácido de arranque provista de una gran cantidad de solución electrolítica libre. La
50 capacidad nominal en 5 horas de esta batería fue de 42 Ah.
A continuación, para la batería de plomo-ácido de arranque producida en el Ejemplo 18 anterior, se realizó un ensayo de descarga rápida a baja temperatura, de -15 ºC, de acuerdo con JIS D 5031, y se midieron la tensión de descarga en 5 segundos, la tensión de descarga en 30 segundos y el tiempo de duración de la descarga. En 55 concreto, se dispuso la batería de almacenamiento de plomo-ácido de arranque en un baño termostático de -15 ºC y se dejó durante 15 horas. Tras ello, se descargó una corriente de 210 A hasta que la tensión de las celdas se redujo
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Ejemplo 21
Se produjo una placa negativa híbrida de la invención de la misma manera que en el Ejemplo 18, a excepción de la adición de un polvo de cinc de 79 partes en peso (10 partes en peso en términos de Al) a la mezcla pastosa de
5 carbono que se muestra en la Tabla 1. La porosidad de la lámina de mezcla de carbono de la placa negativa híbrida resultó ser del 77 %. A continuación, usando la placa de electrodo negativa híbrida, se construyó una batería de almacenamiento de plomo-ácido de arranque que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 42 Ah de la misma manera que en el Ejemplo 18.
10 Ejemplo 22
Se produjo una placa negativa híbrida de la invención de la misma manera que en el Ejemplo 18, a excepción de la adición de un polvo de cinc de 157,8 partes en peso (20 partes en peso en términos de Al) a la mezcla pastosa de carbono que se muestra en la Tabla 1. La porosidad de la lámina de mezcla de carbono de la placa negativa híbrida
15 resultó ser del 88 %. A continuación, usando la placa negativa híbrida, se construyó una batería de almacenamiento de plomo-ácido de arranque que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 42 Ah de la misma manera que en el Ejemplo 18.
Ejemplo 23
20 Se produjo una placa negativa híbrida de la invención de la misma manera que en el Ejemplo 18, a excepción de la adición de un polvo de cinc de 165,7 partes en peso (21 partes en peso en términos de Al) a la mezcla pastosa de carbono que se muestra en la Tabla 1. La porosidad de la lámina de mezcla de carbono de la placa negativa híbrida resultó ser del 88 %. A continuación, usando la placa negativa híbrida, se construyó una batería de almacenamiento
25 de plomo-ácido de arranque que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 42 Ah de la misma manera que en el Ejemplo 18.
Ejemplo 24
30 Se produjo una placa negativa híbrida de la invención de la misma manera que en el Ejemplo 18, a excepción de la adición de un polvo de aluminio de 10 partes en peso a la mezcla pastosa de carbono que se muestra en la Tabla 1. La porosidad de la lámina de mezcla de carbono de la placa negativa híbrida resultó ser del 77 %. A continuación, usando la placa negativa híbrida, se construyó una batería de almacenamiento de plomo-ácido de arranque que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 42 Ah de la misma manera que en el Ejemplo 18.
35 Ejemplo 25
Se produjo una placa negativa híbrida de la invención de la misma manera que en el Ejemplo 18, a excepción de la adición de un polvo de alcanfor de 11,1 partes en peso (10 partes en peso en términos de Al) a la mezcla pastosa de
40 carbono que se muestra en la Tabla 1. La porosidad de la lámina de mezcla de carbono de la placa negativa híbrida resultó ser del 77 %. A continuación, usando la placa negativa híbrida, se construyó una batería de almacenamiento de plomo-ácido de arranque que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 42 Ah de la misma manera que en el Ejemplo 18.
45 Ejemplo 26
Se produjo una placa negativa híbrida de la invención de la misma manera que en el Ejemplo 18, a excepción de la adición de un polvo de naftaleno de 13,2 partes en peso (10 partes en peso en términos de Al) a la mezcla pastosa de carbono que se muestra en la Tabla 1. La porosidad de la lámina de mezcla de carbono de la placa negativa
50 híbrida resultó ser del 77 %. A continuación, usando la placa negativa híbrida, se construyó una batería de almacenamiento de plomo-ácido de arranque que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 42 Ah de la misma manera que en el Ejemplo 18.
Ejemplo 27
55 Se produjo una placa negativa híbrida de la invención de la misma manera que en el Ejemplo 18, a excepción de la adición de un polvo de cinc de 79 partes en peso (10 partes en peso en términos de Al) a la mezcla pastosa de carbono que se muestra en la Tabla 1. La porosidad de la lámina de mezcla de carbono de la placa negativa híbrida resultó ser del 86 %. A continuación, usando la placa negativa híbrida, se construyó una batería de almacenamiento
60 de plomo-ácido de arranque que tenía una capacidad nominal en 5 horas de 42 Ah de la misma manera que en el Ejemplo 18.
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Resultados del ensayo de descarga rápida a baja temperatura
Tensión en 5 segundos (V)
Tensión en 30 segundos (V) Tiempo de duración (segundos)
Ejemplo 20
1,52 1,48 82
Ejemplo 21
1,55 1,52 87
Ejemplo 22
1,56 1,54 88
Ejemplo 23
1,57 1,54 88
Ejemplo 24
1,57 1,54 88
Ejemplo 25
1,54 1,51 86
Ejemplo 26
1,54 1,51 86
Ejemplo 27
1,58 1,55 91
Ejemplo 28
1,57 1,54 90
Ejemplo 29
1,57 1,54 90
Ejemplo 30
1,59 1,56 92
Ejemplo 31
1,59 1,56 92
Ejemplo 32
1,57 1,55 91
Ejemplo comparativo 2
1,39 1,31 47
Como se desprende de la Tabla 7, las baterías de almacenamiento de plomo-ácido de arranque provistas de las placas negativas híbridas producidas en los Ejemplos 19 a 32 de la invención presentan características de descarga a baja temperatura sumamente excelentes, en comparación con la batería de almacenamiento de plomo-ácido de
5 arranque provista de la placa negativa híbrida producida en el Ejemplo comparativo 2. Se considera que este resultado se debe a que el suministro de ácido sulfúrico a la superficie de la placa negativa se ve facilitado por el agente de formación de poros de la mezcla de carbono para mejorar las características de descarga a baja temperatura.
10 Además, dado que la batería de almacenamiento de plomo-ácido de arranque convencional tiene el problema de que la capa de mezcla de carbono que recubre la placa negativa de la placa negativa híbrida se desprende debido al gas generado durante la formación, la placa negativa híbrida tiene que ser comprimida por el separador de material compuesto que comprende el separador de polietileno y la tela no tejida laminada a la superficie del separador de polietileno con el fin de evitar el desprendimiento de la capa de mezcla de carbono. Por el contrario, de acuerdo con
15 la presente invención, la propia lámina de mezcla de carbono adherida a toda la superficie de la placa negativa previene el desprendimiento, y por consiguiente, como separador basta con un solo separador de polietileno.
Aplicabilidad Industrial
20 Como se ha descrito anteriormente, de acuerdo con la presente invención, la placa negativa híbrida producida mediante la adhesión de una lámina de mezcla de carbono a la superficie de la placa negativa genera mejoras en el rendimiento y la productividad de la misma, y la batería de almacenamiento de plomo-ácido provista de la placa negativa híbrida de la invención es aplicable a los vehículos híbridos y a los vehículos de parada en ralentí que se encuentran en vías de expansión y que se usan en repetición de carga-descarga rápida en PSOC o a bajas
25 temperaturas, siendo además la batería de plomo-ácido aplicable a otros campos industriales de molinos de viento o de generación fotovoltaica o similares, dando lugar a un rendimiento y una productividad excelentes.

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  1. imagen1
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